高强度间歇训练（HIIT）通过调节脑血管功能及HIF-1α信号通路改善APP/PS1小鼠阿尔茨海默病病理的机制研究

本研究发现，6周高强度间歇训练（HIIT）可显著改善APP/PS1小鼠认知功能并减轻AD病理特征。其机制涉及促进脑血管新生因子EPO、VEGFA表达，上调eNOS并下调ET-1、GPR68以改善血管舒张功能，同时激活HIF-1α通路调控缺氧代谢微环境。研究为AD的非药物干预提供了新的理论依据和潜在靶点。

　　

1 引言

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是全球最常见的痴呆类型，其病理特征包括脑血管中Aβ沉积和tau蛋白病变。研究表明，80%–90%的临床或临床前AD患者存在脑血管淀粉样变性（CAA），提示脑血管功能障碍在AD进程中起关键作用。运动作为一种非药物干预手段，在改善脑血管健康方面展现出潜力，但高强度间歇训练（High-Intensity Interval Training, HIIT）对AD脑血管功能的影响尚不明确。

本研究聚焦于HIIT对APP/PS1小鼠脑血管功能的影响，重点探究血管新生相关分子（EPO、VEGF）、脑血管调节因子（eNOS、ET-1、GPR68）以及缺氧适应关键因子HIF-1α的表达变化，旨在揭示HIIT改善AD病理的潜在机制。

2 材料与方法

2.1 实验动物与分组

选用4月龄雌性C57BL/6J和APP/PS1小鼠，随机分为对照组、APP/PS1组、对照组+HIIT、APP/PS1+HIIT组，每组7只。所有动物在标准环境中饲养，实验流程符合动物伦理规范。

2.2 HIIT训练方案

小鼠先进行5天适应性跑步训练，随后进行6周HIIT干预。训练包括热身（10 m/min × 10 min）、10组高强度跑步（4 min × 80–90%最大速度）和主动恢复（2 min × 50%最大速度）。训练强度分三阶段递增，并在第2、4、6周末检测血乳酸水平以评估运动强度。

2.3 行为学与分子生物学检测

采用八臂放射迷宫评估小鼠工作记忆和参考记忆错误次数。通过Western blot和RT-PCR检测海马组织中Aβ病理标志物（p-TAU、APP）、脑血管相关因子（EPO、VEGFA、eNOS、GPR68、ET-1）及HIF-1α的蛋白和mRNA表达水平。

3 结果

3.1 HIIT改善APP/PS1小鼠认知功能与BDNF表达

APP/PS1小鼠表现出显著的工作记忆和参考记忆错误增加，同时Bdnf mRNA表达下调。HIIT干预后，参考记忆错误显著减少（p = 0.025），Bdnf mRNA表达显著上调（p < 0.001），但工作记忆错误未出现显著改善。

3.2 HIIT减轻AD病理标志物表达

APP/PS1小鼠海马中p-TAU和APP蛋白表达显著升高。HIIT干预后，p-TAU（p = 0.001）和APP（p = 0.002）蛋白水平均显著降低，表明HIIT可有效缓解AD特征性病理变化。

3.3 HIIT促进脑血管新生信号

APP/PS1小鼠Epo mRNA和VEGFA蛋白表达降低。HIIT显著上调Epo mRNA（p < 0.001）和蛋白（p = 0.003）表达，并增强Vegfa mRNA表达（p < 0.001），提示HIIT通过激活EPO/VEGF信号通路促进脑血管新生。

3.4 HIIT调节脑血管功能相关因子

APP/PS1小鼠eNOS表达下降，而GPR68和ET-1表达升高。HIIT干预后，eNOS mRNA和蛋白表达显著上调（p < 0.001），GPR68和ET-1的mRNA及蛋白水平均显著下降（p < 0.001），表明HIIT通过平衡血管舒张与收缩因子改善脑血管功能。

3.5 HIIT激活HIF-1α表达

尽管APP/PS1小鼠与对照组在HIF-1α表达上无显著差异，HIIT干预显著提高了APP/PS1小鼠海马HIF-1α的蛋白和mRNA水平（p < 0.001），提示HIIT可能通过激活HIF-1α通路协调下游血管相关因子的表达。

4 讨论

本研究首次系统揭示了HIIT通过多靶点调控脑血管功能改善AD病理的机制。HIIT不仅减轻了Aβ和tau病理，还通过上调EPO、VEGFA促进血管新生，通过调节eNOS、ET-1和GPR68改善血管舒缩功能，并激活HIF-1α这一上游调控因子以应对脑内缺氧微环境。

值得注意的是，HIIT对工作记忆的改善有限，提示更长的干预时间或可能带来更广泛的认知收益。此外，GPR68在AD中的异常高表达及其在HIIT后的下调，反映了运动可能通过缓解酸化和炎症应激减少代偿性激活。

5 结论

6周HIIT干预通过促进脑血管新生、调节血管功能及激活HIF-1α信号通路，显著改善了APP/PS1小鼠的认知功能和AD病理特征。本研究为HIIT作为非药物策略防治AD提供了实验依据，突出了脑血管机制在AD干预中的重要性。

6 局限性

本研究样本量较小，且仅选用雌性小鼠，未来需扩大样本并纳入雄性动物验证性别差异。干预时长仅6周，未能考察长期运动效应。缺乏神经影像学和血管形态学直接证据，且HIF-1α与下游分子的因果关系需通过基因敲除等技术进一步验证。此外，研究聚焦AD早期阶段，HIIT在晚期AD中的作用仍需深入探索。